2000米以内全液压地质岩芯钻井装备及关键器具【亚博直播】

本文摘要:科学研究小组先后开发了全液压岩心钻机、高强度钻机和绳索芯钻、高效液动锤、新型事故处理工具等核心技术设备,突破了相当制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,建立了我国2000米以内的地质岩芯钻井技术体系,取得了近3年所需经济效益1669亿韩元,完成了钻井工程超强1000万米。

岩芯

随着经济社会的发展和科学技术的变化,人类探索矿产资源的步伐大大延伸到地球的深处。要想对深部矿体进行细致观察,就要解决一系列根本性的技术难题,为优质高效的钻井工程确保先进设备的技术装备和工艺。

中国地质调查局勘探技术研究所积极开展的《2000米以内全液压地质岩芯钻井装备及关键器具》项目,创立了我国2000米以内的地质岩芯钻探技术体系,使我国从全液压岩芯钻机、高性能绳索钻孔进口国一跃沦为出口国。在1月8日举行的2015年国家科学技术奖励大会上,勘探所所长、《2000米以内全液压地质岩芯钻井装备及关键器具》项目负责人张振昌代表研究组颁发了国家科学技术变化二等奖证书。

深部勘探钻探技术近年来亟待解决问题,我国矿产资源勘探面临着大量找矿难题。我国大部分金属矿山深度在500米以下的地质构造环境简单,新区、双方矿深部、各种隐伏矿区的探矿可能性减少。成矿预测、钻孔位置、简单地层及深部逆水取深亟待解决问题,迫切需要运用先进设备,有效的成矿理论和勘探技术方法的指导。

钻井是目前深部地下信息推测和说明的唯一检查手段,也是最后圈定矿体、计算储量和评价矿体品位的唯一技术手段。如何开发先进设备的简单深孔、超强浅孔芯钻?如何突破大深度的印象号作用、简单的碎裂地层倒计时的钻孔技术和工艺?这些都是建设深部勘探突破亟待解决的根本科技难题。20世纪80年代和90年代,西方发达国家完成了从立式钻机到全液压动力机钻机的更新,绳索通过深钻技术得到了广泛的应用。

我国在本世纪初对新工艺技术适应性较差的垂直轴钻机仍被广泛使用,新一代全液压动力钻机必须使用重金进口。国产绳索芯钻因管道质量问题不能钻到1000米以内,钻头倒下时发生。

钻机也比较先进,硬岩地层钻探效率较低。事故处理工具非常简单,单纯的孔内事故处理能力不足,经常导致整个钻孔工厂。这种领先局面相当严重地制约了我国深部地质勘探工作的发展。

针对我国地质岩芯钻探技术和设备的落后情况,中国地质调查局勘探技术研究所张振昌教授级高级工程师联合领导北京和中方勘探技术股份有限公司、无锡钻井工具厂有限公司、浙江新机院官业技术有限公司、唐山市金石超硬材料有限公司、苏州市接收探矿工具厂5个单位,从1999年开始持续15年。在国家委托计划、“863”计划、地质对比史专门等科技项目的反对下,成功地对整个液压岩心钻机及地质岩心钻探的核心机构进行了全面技术开发。

科学研究小组先后开发了全液压岩心钻机、高强度钻机和绳索芯钻、高效液动锤、新型事故处理工具等核心技术设备,突破了相当制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,建立了我国2000米以内的地质岩芯钻井技术体系,取得了近3年所需经济效益16.69亿韩元,完成了钻井工程超强1000万米。用于自主研发5方面技术革新项目开发的全液压芯钻已组成YDX、CSD 2个系列,共20多个型号,拥有多种技术专利,钻深300 ~ 2000米,具有宽行程入水、机械化程度低、无塔升钻、安全、移动方便等优点。

以钻井效率高、人工作业者劳动强度低、适合构建多种钻井工艺的优点,全液压动力驱动岩芯钻备受钻井市场关注。针对深部钻探过程中偶尔发生的钻杆坠毁事故,成功开发了2000米以上深度的高强度绳索芯钻用管材3354XJY850冷拔管,机械性能比我国长期使用的45MnMoB(DZ60)地质管上涨44%以上,但生产成本仅为进口东江产品价格的50%。因此,顺利开发的大深度小直径薄膜绳索采集芯钻,高强度绳索芯钻螺纹及杆结构优化完成,钻柱热处理工艺、钻柱生产工艺完善,钻强度低,耐磨性和密封性大幅度提高,价格仅为进口产品的40%左右,大大降低了钻柱工程成本。

此外,该钻杆的几何尺寸、机械性能均超过国际先进设备水平,以我国钻杆连接的方式与国际互通,改变了我国绳索芯钻品种单一、钢级高的现象。该项目开发的高效系列液压潜孔锤现已沦为国内市场全面规模化使用的液动锤产品,确保设施更简单、方便、寿命长、稳定性低、工艺适应性好。

通过180多万米的钻探实践证明,时效可以减少30%至360%,再进货者可以减少18%至200%,取芯率可以减少10%,钻孔寿命可以减少30%至80%,生产成本可以减少15%。此外,项目组还开发了一系列地质岩心钻探事故处理工具,利用沉船、冲击、切割、收购、铣削等方法处理卡钻,挖铁环,烧铁环,断铁环,断铁环,跑铁环等各种简单的洞内事故。项目组还系统地研究了组织行业内钻孔研究机构和生产企业在国内外地质岩芯钻孔的最新研究成果和应用现状,制定了国家标准《地质岩芯钻井钻具》和2个行业标准《地质岩芯钻井金刚石钻头》、《地质岩芯钻井金刚石扩孔器》,填补了我国地质岩芯钻孔国家标准未得到有效实施的空白。占据全国70%的液压钻机YDX、CSD两个系列的全液压岩心钻机问世后,很快在全国的地光、煤炭、核工业、冶金、有色、武警黄金、化工等领域得到广泛应用,占领了我国70%的全液压地质钻机。

2009年8月1日~2010年4月11日,在全国危机矿山勘探项目的反对下,勘探所利用山东园林地质勘探院烟台分院项目开发的整套设备3354 YDX-5型全液压芯钻、XJY-850低强度仪器冷拔无缝合金管制作的NQ高强度绳索芯钻管、NQ山东省遗产2010年8月~2012年底,贵州省矿务局102地质大队利用CSD1800X型全液压岩米钻机,在西昌矿采井勘探项目中积极开展钻井工程。完成了深度仅次于1691.33米、钟共75毫米的钻孔,单机总进展为12804.66米,产值896万韩元。值得注意的是,该系列钻机完全超越了海外全液压钻机对国内市场的垄断,创造了我国钻机的民族品牌,并出口到6大洲20多个国家,提高了我国钻机的国际市场地位和知名度。用XJY850低钢级仪器冷拔地质钢管生产的钻杆产品在国内普遍适用于简单地层和大深度钻井,不仅可以代替海外钻杆,还可以生产Q系列钻杆,销往东南亚、西亚、澳大利亚、南美地区。

该项目开发的一系列液压潜孔锤目前已普遍应用于国内地质钻探、水文井钻探、基础工程、国家重点科学钻探工程等领域,涵盖面积地质、煤炭、建筑、核工业、石油、冶金、有色等各个勘探领域。其产品被纳入省级地质勘探局政府订单,部分产品与中国建设团队一起在外国钻井项目中使用,近年来沦为中国开发和应用钻井技术的技术热点,2011年科技部等4个部门授予国家核心新产品称号。

为了拒绝深部地质岩芯钻探现实和未来发展,项目组今后将重点开发最长3000米的特深公用地质钻探设备,加强钻井智能化专家系统和软件开发,开发自动化、智能化、安全、节能的钻井技术设备。同时,优化环形水力地道,通过完善的钻柱合理口径系列,攻克合金钢管服役限制、提高钻柱强度、提高密封性能等关键技术,开发出适合特殊深孔的小直径绳芯钻,进一步发展了钻管自动化生产技术。(威廉莎士比亚、Northern Exposure(美国电视)、成功)还将研究低温度、低应力环境下的孔底动力锁岩技术,开发大冲击能源的液动锤产品,不断扩大技术应用领域。

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